為何航母不能分成兩層,上面一層降落,下面一層起飛?:許多人都有一個(gè)工程師夢(mèng),都會(huì)幻想出無(wú)限創(chuàng)意,比如,航母為何不用雙層設(shè)計(jì),上面一層降落,下面一層起飛
許多人都有一個(gè)\"工程師夢(mèng)\",都會(huì)幻想出無(wú)限創(chuàng)意,比如,航母為何不用\"雙層\"設(shè)計(jì),上面一層降落,下面一層起飛戰(zhàn)機(jī)?其實(shí),這一創(chuàng)意的直接后果,就是導(dǎo)致航母的航空作業(yè)效率大大降低。專(zhuān)門(mén)的起飛跑道和專(zhuān)門(mén)的降落跑道,看上去似乎將二者\(yùn)"隔離\",能夠帶來(lái)更大的效率,但實(shí)際上這樣的想法不但無(wú)法提高效率,反而會(huì)牽連效率。
首先,目前航母噸位的極限就是10萬(wàn)噸左右,哪怕是美國(guó)海軍現(xiàn)役的福特級(jí)航母,按照國(guó)際\"公噸\"標(biāo)準(zhǔn),也為10萬(wàn)噸級(jí)。更大的航母并不是設(shè)計(jì)不出,而是沒(méi)有了那么價(jià)值和必要。而航母在波濤洶涌的海面上航行,也必須考慮長(zhǎng)寬比例的問(wèn)題,否則橫截面太大的話,海浪會(huì)直接將船體\"撕裂\"。所以,極限的噸位和有限的空間,自然就需要\"精打細(xì)算\"。如果單純?cè)O(shè)計(jì)兩層甲板的話,意味著你要使用額外的鋼材料鋪設(shè)一層飛行甲板,這直接造成了噸位的浪費(fèi)和材料的過(guò)度使用,直接提高了成本,降低了性?xún)r(jià)比。
其次,即便是使用雙層甲板,該航母每次最多也就回收一架戰(zhàn)機(jī),如果該戰(zhàn)機(jī)首次著艦沒(méi)有成功的話,那么就需要進(jìn)行第二次。在著艦過(guò)程中,不能有其它艦載機(jī)干擾,否則會(huì)造成空難事故。而底下的起飛區(qū),最多也就設(shè)置2個(gè)起飛點(diǎn),不管有沒(méi)有彈射器,都是如此。那么,現(xiàn)役的超級(jí)航母有多少個(gè)起飛點(diǎn)?美國(guó)海軍的航母4條彈射器,4個(gè)起飛點(diǎn),第一波次起飛時(shí),全都能用到。而接下來(lái),返航的艦載機(jī)因?yàn)榻德潢P(guān)系,占用了斜甲板2條彈射器的空間,所以無(wú)法使用。但是,這時(shí)候航母仍有2條彈射器可用。
至于所謂的\"雙層航母\",它底下的起飛區(qū)從始至終都是2條起飛點(diǎn),效率并沒(méi)有提高,而且第一波次起飛的戰(zhàn)機(jī)數(shù)量,還少于現(xiàn)有的航母。即便是接下來(lái)的戰(zhàn)斗,雙層航母也無(wú)法做到不間斷的起飛。而且,考慮到目前世界現(xiàn)役最可靠的彈射器是蒸汽彈射器,福特級(jí)航母電磁彈射器不中用,蒸汽彈射器在使用時(shí),會(huì)對(duì)航母的速度造成影響,而且使用久了后必須暫停使用。
所以,結(jié)合現(xiàn)有的情況,傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的航母仍舊是最可靠的方案。而且,在航母發(fā)展的這百年的時(shí)間里,很多人都曾\"腦洞\"過(guò)各種各樣的航母設(shè)計(jì)方案,其中不乏雙層航母,雙體航母,冰航母之類(lèi)的技術(shù)。但是,它們都消失在了歷史的長(zhǎng)河中?梢灶A(yù)見(jiàn),在未來(lái)50年的時(shí)間里,世界航母的基本設(shè)計(jì)仍將維持現(xiàn)狀。只不過(guò),隨著垂直起降戰(zhàn)機(jī)的出現(xiàn),未來(lái)航母的甲板設(shè)計(jì),可能會(huì)發(fā)生巨大性質(zhì)的改變。
為什么航空母艦不能設(shè)計(jì)成雙層甲板?下層是較短的起飛甲板,上層則是與航母同長(zhǎng)的主甲板,在艦載機(jī)需要降落時(shí)起降互不干擾。這種設(shè)計(jì)看起來(lái)沒(méi)有什么缺點(diǎn),那么為什么世界上沒(méi)有一艘航母采用的這種設(shè)計(jì)呢?
在第二次世界大戰(zhàn)期間,世界各國(guó)的航母不約而同的采用了直通甲板。外觀近似于長(zhǎng)方形的直通甲板,缺點(diǎn)非常明顯,艦載機(jī)無(wú)法同時(shí)進(jìn)行起降任務(wù),當(dāng)飛機(jī)起飛時(shí),艦載機(jī)需要在甲板最后列隊(duì)滑跑起飛,當(dāng)飛機(jī)降落時(shí)艦載機(jī)必須全部停留在最前部,以騰出后部甲板空間供艦載機(jī)降落,起飛與降落干擾非常嚴(yán)重。
并且只要飛行員出現(xiàn)一絲一毫的偏差,艦載機(jī)就有可能無(wú)法鉤住攔阻索,徑直撞向已經(jīng)降落的艦載機(jī)。
現(xiàn)代航母的兩段式飛行甲板解決了無(wú)法同時(shí)起降的問(wèn)題,但是除了美國(guó)航母以外,其他國(guó)家的航母只有右側(cè)1號(hào)起飛點(diǎn),不被降落干擾,位于左側(cè)的2號(hào)起飛點(diǎn),就在斜角甲板降落跑道的邊上,正好被干擾。
3號(hào)點(diǎn)位或者4號(hào)點(diǎn)位,那更是全程干擾狀態(tài),只要有飛機(jī)降落,就不要指望通過(guò)這兩個(gè)點(diǎn)位起飛,也就是說(shuō)在有飛機(jī)降落時(shí),只有一個(gè)起飛點(diǎn)能夠起飛艦載機(jī)。
而且斜角甲板的降落難度也是非常大的,直通式的飛行甲板構(gòu)型艦載機(jī),需要的僅僅就是瞄準(zhǔn)航母,然后壓低飛行高度降低速度,保證自身與航母的航向一致。
但是斜角甲板不是如此,艦載機(jī)在降落過(guò)程中需要不斷向右側(cè)微調(diào)航向,并在碰到降落甲板之前,把航向調(diào)整到與斜角甲板的斜角度數(shù)相同,如果靠近角度小了,那么可能徑直沖向全部已經(jīng)降落的機(jī)群(這種事故發(fā)生的頻率過(guò)高,但是一旦發(fā)生損失會(huì)非常慘重)如果角度大了,那么可能跑歪了,直接從左側(cè)掉下去。
所以斜角甲板降落實(shí)在是不是個(gè)什么輕松簡(jiǎn)單的活,那么航母為什么不能設(shè)置成上層降落下層起飛呢?
世界各國(guó)的設(shè)計(jì)師們自打航母的誕生之初,就認(rèn)識(shí)到了艦載機(jī)起降的矛盾,所以當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)師也在用各種技術(shù)手段規(guī)避起降矛盾。
在這種時(shí)代背景之下,最為直接的產(chǎn)物就是以英國(guó)皇家海軍早期航空母艦為代表的上下兩層式飛行甲板,以及以赤城,加賀為代表的三層飛行甲板設(shè)計(jì)。
但是多層式飛行甲板的缺點(diǎn)非常明顯:
航空母艦的本職工作終究是搭載艦載機(jī),也就是說(shuō)絕對(duì)不能把兩層全長(zhǎng)飛行甲板的奇葩造出來(lái)玩。
下層甲板必然位于機(jī)庫(kù)前端,就可以得出一個(gè)結(jié)論,下層飛行甲板長(zhǎng)度與機(jī)庫(kù)長(zhǎng)度成反比。航空母艦的本質(zhì)終究是一個(gè)移動(dòng)的海上機(jī)場(chǎng),為了盡可能的作好航母的本職工作,航母必須要保證擁有足夠大的機(jī)庫(kù)空間,在這種條件之下,如果想要兼容雙層飛行甲板的話,必然會(huì)導(dǎo)致下層飛行甲板的長(zhǎng)度比較短。
飛行甲板長(zhǎng)度又與艦載機(jī)的起飛重量成正比,艦載機(jī)的大型化的必然后果就是艦載機(jī)的短距起降能力的下降,兩者疊加所導(dǎo)致的后果是航母服役生涯后期下層飛行甲板淪為擺設(shè)。
因此采用多層飛行甲板設(shè)計(jì)的航空母艦,在航母的中期大修中不約而同的取消了多層甲板設(shè)計(jì),將原有的飛行甲板部分設(shè)計(jì)為了碩大的機(jī)庫(kù)。
在經(jīng)歷了航母誕生初期的探索之后。造船廠的設(shè)計(jì)師們形成了一個(gè)共識(shí),那就是反正這會(huì)兒艦載機(jī)的起降難度比較低,矛盾就矛盾吧,因此航空母艦的飛行甲板成了一個(gè)長(zhǎng)方形。
在噴氣式艦載機(jī)誕生初期,雙層甲板航空母艦設(shè)計(jì)險(xiǎn)些卷土重來(lái)。當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)師認(rèn)為在彈射器的加持之下,艦載機(jī)可以在較短的距離內(nèi)起飛,但是依舊存在一個(gè)問(wèn)題,那就是艦載機(jī)大型化以后,尺寸狹小的下層飛行甲板能夠換裝更大一號(hào)的彈射器嗎?顯然不可以,所以雙層甲板設(shè)計(jì)再一次被pass。
在福特級(jí)航空母艦的概念形成階段,美國(guó)擁有一大票的航空母艦設(shè)計(jì)方案,這些方案當(dāng)中有6萬(wàn)噸級(jí)的,也有8萬(wàn)噸級(jí)的,有彈射起飛的,有滑躍起飛的,甚至還有彈射起飛垂直降落,這種奇葩的存在,雙體航母甚至三體航母也為數(shù)不少。在諸多的方案當(dāng)中,有一個(gè)非常科幻的確定,那就是三體航母。
但是這種非但不采用外漂設(shè)計(jì),甚至還將船體內(nèi)收,左右兩舷還下降一層的雙層甲板設(shè)計(jì),除了隱身以外一無(wú)是處,當(dāng)仁不讓的被干掉了。
雙層飛行甲板設(shè)計(jì)的失敗是理所當(dāng)然的,從表面上看雙層甲板設(shè)計(jì),能夠?qū)⑵痫w與降落這兩項(xiàng)任務(wù)分割開(kāi)來(lái),起降相互不干涉,最大限度的保障航母的性能。
但是下層飛行甲板不占空間?如果采用單層機(jī)庫(kù),那么飛行甲板會(huì)嚴(yán)重?cái)D占機(jī)庫(kù)空間。
(雙層甲板版福萊斯特)
如果采用雙層機(jī)庫(kù)設(shè)計(jì),下層機(jī)庫(kù)為全長(zhǎng),上層機(jī)庫(kù)前端為飛行甲板。這種設(shè)計(jì)能夠一定程度上減緩采用雙層機(jī)庫(kù)設(shè)計(jì)以后帶來(lái)的重心高以及迎風(fēng)面大的問(wèn)題。
而且采用雙層甲板設(shè)計(jì)的航母,下層飛行甲板短,對(duì)艦載機(jī)的短距起降要求高,艦載機(jī)更新?lián)Q代之后下層飛行甲板還能不能用?
雙層甲板設(shè)計(jì)還會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的湍流問(wèn)題:下層飛行甲板的甲板風(fēng)會(huì)被機(jī)庫(kù)前端阻斷,進(jìn)而導(dǎo)致風(fēng)向四處流動(dòng),下層氣流亂,上層氣流更亂,極大起飛難度。
將上面這一串問(wèn)題強(qiáng)行忽略之后,采用雙層甲板設(shè)計(jì)的艦艇,真的能夠同時(shí)進(jìn)行起飛與降落任務(wù)嗎?有飛機(jī)正在降落的時(shí)候必然無(wú)法起飛,有飛機(jī)能起飛的時(shí)候必然無(wú)法降落,不然的話容易撞到一塊。
如果是現(xiàn)代航母想要采用雙層甲板設(shè)計(jì)的話,問(wèn)題會(huì)更加的嚴(yán)重,現(xiàn)代飛機(jī)的高度是非常的高的,因此美國(guó)的福特級(jí)航空母艦的機(jī)庫(kù)高度高達(dá)8米!×2那就得16米。再加上雜七雜八的艙室,兩層機(jī)庫(kù)及相關(guān)艙室加起來(lái)的高度得有20米!這樣一來(lái)重心會(huì)惡化到根本無(wú)法承受的地步。
(雙層機(jī)庫(kù),雙層甲板的福萊斯特)
而且采用了雙層機(jī)庫(kù),以后的航空母艦勢(shì)必?zé)o法使用外漂設(shè)計(jì),也就是說(shuō),哼哧哼哧費(fèi)了半天的力,甲板面積還縮小了,是不是虧了點(diǎn)?
并且噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的尾焰問(wèn)題如何解決?直接烤機(jī)庫(kù)門(mén)?還是加一個(gè)擋焰板,烤上層飛行甲板?
因此雙層飛行甲板設(shè)計(jì)被打入歷史的深淵,至少在艦載機(jī)沒(méi)有發(fā)生根本性的變革時(shí),雙層飛行甲板設(shè)計(jì)不可能卷土重來(lái)。
也許在歷史的洪流之中,有一些設(shè)計(jì)隨著相關(guān)配套體系的成熟,限制其發(fā)展的重要因素崩解之后,會(huì)卷土重來(lái)。但是絕大多數(shù)設(shè)計(jì)被淘汰是有其必然因素的。
雙層機(jī)庫(kù)設(shè)計(jì)航母重心過(guò)高,下層機(jī)庫(kù)過(guò)度靠近海平面機(jī)庫(kù)容易進(jìn)水。雙層甲板設(shè)計(jì),降低航母的載機(jī)量,缺乏升級(jí)潛力,應(yīng)用場(chǎng)景狹小,而這些不足對(duì)于一艘航母來(lái)說(shuō)是致命的,因此雙層機(jī)庫(kù)與雙層甲板設(shè)計(jì)被歷史所淘汰。
(專(zhuān)門(mén)翻了個(gè)設(shè)定集找的大和2199里的多層甲板宇宙航母)
也許在太空時(shí)代來(lái)臨之后,雙層機(jī)庫(kù)與雙層甲板設(shè)計(jì)能夠卷土重來(lái),但是在人類(lèi)還在地球上,雙層機(jī)庫(kù)與雙層甲版就是非常愚蠢的設(shè)計(jì)。
航母可以采用多層,不過(guò)現(xiàn)在技術(shù)還不成熟,未來(lái)能不能有就看你的了。
你這是在想當(dāng)然啊。
“安全性”是第一位的!你得仔細(xì)想想,雙層同一航道如何保障安全?
等待題主去設(shè)計(jì)
如果是彈射出去的,可以這樣的考慮,畢竟彈射出去的軌道比較固定的。
材料學(xué)造成的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問(wèn)題,航母不是搭積木。多層的空心化,帶來(lái)的風(fēng)阻,再加上航母的龐大,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低問(wèn)題很?chē)?yán)重。
傳統(tǒng)的航母是以排水型艦體為載體的,因?yàn)樗寬度不能太寬所以限制了上層建筑的安排。如果使用原始創(chuàng)新的技術(shù)使用半排水艦體設(shè)計(jì)就能解決這個(gè)問(wèn)題,水線寬度與甲板寬度一樣的。機(jī)庫(kù)就在甲板上,降落跑道置于機(jī)庫(kù)上方。
十多年前,我在我夢(mèng)想的中國(guó)戰(zhàn)隊(duì)里,就用思維設(shè)計(jì)了雙層航母和三層航母,甚至還有雙翼開(kāi)合航母。
這是太空戰(zhàn)艦的設(shè)計(jì),泄密了啊。
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